通过低点金属兴奋剂来促进金属间燃料电池催化剂的排序程度

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 碳支持的金属间纳米粒子是质子交换膜燃料电池中氧降解反应的关键阴极催化剂.
• 目前用于金属间催化剂的合成方法面临着原子排序的挑战,导致性能不佳.

研究的目的:

• 开发一种新的合成策略,用于高度排序的金属间催化剂.
• 研究低点金属兴奋剂对PtCo纳米颗粒的排序度和催化活性的影响.

主要方法:

• 采用低点金属兴奋剂策略,使用M (M = Ga,Pb,Sb,Cu) 合成L1₀型M兴奋PtCo金属间催化剂.
• 利用理论研究来理解原子扩散减少能量障碍的机制.
• 描述了催化剂的结构排序和电化学性能.

主要成果:

• 配合M的PtCo催化剂的排序程度与配合金属M的点相反相关.
• 理论分析证实,低点金属兴奋剂有效降低了原子扩散的能量屏障.
• 高度排序的Ga-doped PtCo催化剂在H2燃料电池中在0.9V下达到1.07A mg_Pt-1的质量活性,在H2燃料电池中在低Pt负载下达到1.05W cm^{-2的功率密度.}

结论:

• 低点金属兴奋剂的策略是有效的生产高度订单的L1型PtCo金属间催化剂.
• 增强的催化剂排序显著提高了燃料电池中氧气还原反应的活性和稳定性.
• 这种方法为开发高效的质子交换膜燃料电池的先进催化剂提供了有希望的途径.